




版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
項(xiàng)目一、電路及基本元件測(cè)試任務(wù)1-1儀器儀表的認(rèn)知與使用任務(wù)1-2電阻元件特性測(cè)試任務(wù)1-3電源元件特性測(cè)試任務(wù)1-4基爾霍夫定律驗(yàn)證測(cè)試目錄項(xiàng)目導(dǎo)入表征器件的基本理想元件有電阻元件,電容元件,電感元件。表征激勵(lì)的有理想電壓源和理想電流源。在集中參數(shù)電路假設(shè)下:理想元件都是抽象的模型,它們沒(méi)有體積,其特性集中在空間一點(diǎn)上,稱為集中參數(shù)元件。由電阻、電容、電感等集總參數(shù)元件組成的電路稱為集總電路。任務(wù)1-1儀器儀表的認(rèn)知與使用1.1.1電路的基本概念1、什么是電路電路是由各種電器器件按照特定的方式相互連接而成的,這些連接為電流的流通提供了通路。為了實(shí)現(xiàn)電能或電信號(hào)的生產(chǎn)、傳輸及利用,將所需的電氣元件或設(shè)備按照一定方式連接起來(lái)形成一個(gè)集合,統(tǒng)稱為實(shí)際電路。2、電路的組成電路的基本組成包括以下四個(gè)部分:(1)電源(供能元件)
(2)負(fù)載(耗能元件)(3)控制器件
(4)連接導(dǎo)線火線..零線電源連接導(dǎo)線和其余設(shè)備為中間環(huán)節(jié)負(fù)載3、電路的模型在一定條件下將實(shí)際元件理想化,利用電氣符號(hào)表征其主要性能的電路稱為電路模型。
實(shí)體電路負(fù)載電源開(kāi)關(guān)連接導(dǎo)線SRL+
U–IUS+_R0電路模型電源負(fù)載說(shuō)明:1、電路模型是用來(lái)探討存在于具有不同特性的、各種真實(shí)電路中共同規(guī)律的工具。2、將電路實(shí)體中的各種元件用能夠表征它們主要電磁特性的理想元件(模型)來(lái)代替,而對(duì)它的實(shí)際上的結(jié)構(gòu)、材料、形狀等非電磁特性不予考慮。這種做法我們成為集總假設(shè)。1·1·2描述電路的常見(jiàn)物理量電流電壓電功率電流定義:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量,稱為電流強(qiáng)度i(t),簡(jiǎn)稱電流。單位:安培(A)。配套單位還有毫安(mA)、微安(μA)等。實(shí)際方向:正電荷流動(dòng)的方向。參考方向:任意設(shè)定,表示方法如下:若計(jì)算得電流為正值,說(shuō)明所設(shè)參考方向與實(shí)際方向一致;若計(jì)算得電流為負(fù)值,說(shuō)明所設(shè)參考方向與實(shí)際方向相反。【例1-1-1】請(qǐng)回答下圖中經(jīng)過(guò)電阻上的電流的實(shí)際方向。(a)(b)分類:直流電流:電流的大小及方向都不隨時(shí)間變化。記為DC或dc,用大寫(xiě)字母表示。交流電流:電流的大小及方向均隨時(shí)間變化。記為AC或ac,用小寫(xiě)字母表示。電壓定義:電壓是指電路中兩點(diǎn)A、B之間的電位差。單位:伏特(V)。常用單位還有毫伏(mV),千伏(kV)等。實(shí)際方向:規(guī)定為從高電位指向低電位的方向。參考方向:任意假定。表示方法如下:(a)箭頭表示(b)+-符號(hào)表示(c)下標(biāo)表示分類:分為直流電壓和交流電壓兩大類。關(guān)聯(lián)參考方向定義:對(duì)一個(gè)確定的電路元件或支路而言,若電流的參考方向是從電壓參考極性的“+”流向“-”,則稱電流與電壓為關(guān)聯(lián)參考方向,簡(jiǎn)稱關(guān)聯(lián)方向,否則為非關(guān)聯(lián)方向。(a)關(guān)聯(lián)參考方向(b)非關(guān)聯(lián)參考方向【例1-1-2】下圖所示電路中,電壓u和電流i的參考方向是否關(guān)聯(lián)?電功率定義:?jiǎn)挝粫r(shí)間電場(chǎng)力所做的功,稱為電功率,簡(jiǎn)稱功率。u,i為關(guān)聯(lián)參考方向:若為非關(guān)聯(lián)參考方向:則公式為單位:瓦特(W)吸收功率與發(fā)出功率通常約定p>0時(shí),元件吸收功率;p<0時(shí),元件發(fā)出功率?!纠?-1-3】下圖中,各電流大小均為2A,各電壓大小均為5V,其參考方向如圖中所示,求圖中各元件吸收或發(fā)出的功率?!窘狻?a),元件吸收10W的功率。(b),元件發(fā)出10W的功率。(c),元件發(fā)出10W的功率。(d),元件吸收10W的功率。關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)【例1-1-4】已知圖中元件1的功率為-20W,I1=5A,求電壓U1;元件2的功率為-12W,U1=-4V,求電流I2【例1-1-5】已知U1=1V,U2=-3V,U3=8V,U4=-4V,I=2A,求圖示電路中各方框所代表的元件消耗或產(chǎn)生的功率,證明能量守恒。小結(jié):1、實(shí)際電路和電路的模型。2、電流和電壓的定義、表達(dá)式、單位、實(shí)際方向、參考方向、分類。3、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向。4、功率、發(fā)出功率和吸收功率的判斷。任務(wù)1-2電阻元件特性測(cè)試實(shí)際電阻器實(shí)際電位器1、電阻電阻是導(dǎo)體材料的固有屬性,取決于材料的種類。導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體長(zhǎng)度L成正比,與導(dǎo)體導(dǎo)通電荷的橫截面積S成反比。在固定溫度下,電阻的大小可以由下式表示:其中ρ為導(dǎo)體的電阻系數(shù),稱為電阻率,它與導(dǎo)體的材料質(zhì)地有關(guān)。單位:歐姆(Ω),配套單位有毫歐(mΩ),千歐(kΩ)等。熱效應(yīng):衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù),其定義為溫度每升高1℃時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。1.2電阻元件分類:(1)線性電阻所謂線性電阻元件是一種理想元件,在任何時(shí)刻,它兩端電壓U與通過(guò)它的電流I的比值為常量,其伏安特性曲線在I-U平面坐標(biāo)系中為一條通過(guò)原點(diǎn)的直線。通常所說(shuō)的“電阻”,如不作特殊說(shuō)明,均指線性電阻。(a)線性電阻的伏安特性曲線(2)非線性電阻實(shí)際上,所有電阻器件的伏安特性曲線或多或少都是非線性的。例如晶體二極管,其電壓-電流關(guān)系呈明顯的非線性,如圖(b)所示,屬于非線性電阻器件。(b)非線性電阻的伏安特性曲線還有一類電阻器件,它的電阻值隨時(shí)間而變化,稱為時(shí)變電阻器,其模型為時(shí)變電阻元件。2、電導(dǎo)電阻元件的特性還可以用另一參數(shù)——電導(dǎo)來(lái)表示。電導(dǎo)是電阻的倒數(shù),用符號(hào)G表示,即單位:西門子(S)1.3歐姆定律歐姆定律(Ohm’sLaw,簡(jiǎn)稱OL)是電路分析中重要的基本定律之一,它說(shuō)明流過(guò)線性電阻的電流與該電阻兩端電壓之間的關(guān)系,反映了電阻元件的特性。若線性電阻上的電壓、電流取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí),歐姆定律表示如下式:當(dāng)電壓、電流取非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí),歐姆定律表示為:式中:R為電阻,G為電導(dǎo)。1、歐姆定律的內(nèi)容注意事項(xiàng):(1)只適用于線性電阻(R為常數(shù));非線性電阻元件的伏安特性不是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線面是曲線,所以元件上電壓和流過(guò)元件的電流之間不服從歐姆定律。(2)如電阻上的u與i的參考方向非關(guān)聯(lián),公式中應(yīng)冠以負(fù)號(hào);(3)在參數(shù)值不等于零、不等于無(wú)限大的電阻、電導(dǎo)上,電流與電壓是同時(shí)存在、同時(shí)消失的?!纠?-2-1】電路如圖所示,圖中標(biāo)示的為各個(gè)物理量的參考方向,已知電源電壓為20V,求開(kāi)關(guān)分別撥至A端和B端時(shí),電路中的電流以及電阻上的電壓。uAuBi2、開(kāi)路和短路(1)開(kāi)路:對(duì)應(yīng)電阻為無(wú)窮大的情況(2)短路:對(duì)應(yīng)電阻為零的情況開(kāi)路時(shí)電流為零,短路時(shí)電壓為零?!纠?-2-2】電路如圖所示的電路存在故障,當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),燈泡L1、L2都不亮;用一段導(dǎo)線兩端連接a、b兩點(diǎn)時(shí),兩燈都不亮;導(dǎo)線連接b、c兩點(diǎn)時(shí),兩燈都不亮;導(dǎo)線連接c、d兩點(diǎn)時(shí),兩燈都亮。說(shuō)明故障存在于(
) A.L1斷路 B.L2斷路
C.L2短路 D.開(kāi)關(guān)S斷路3、線性電阻元件的功率電阻元件在任何時(shí)刻總是消耗功率的。p
ui
i2R
u2/R表明Rui-+在關(guān)聯(lián)參考方向下,電阻上消耗的功率為:在非關(guān)聯(lián)參考方向下,電阻上消耗的功率為:Rui-+p
-ui-(-iR)i=i2R
u2/R【例1-2-3】電路如圖所示,若電流i<0,電壓u是否為正?小結(jié):1、線性電阻元件的符號(hào)和伏安特性曲線;2、歐姆定律的內(nèi)容及使用注意;3、電阻元件的功率。練習(xí)某一電阻元件為10Ω,額定功率PN=40W。問(wèn):(1)當(dāng)加在其兩端電壓為30V,該電阻能正常工作嗎?(2)若要使該電阻正常工作,外加電壓不能超過(guò)多少伏?任務(wù)1-3電源元件特性測(cè)試1.4理想電源電源是一種能將其他形式的能量(如光能、熱能、機(jī)械能、化學(xué)能等)轉(zhuǎn)換成電能的裝置。發(fā)電機(jī)、蓄電瓶、干電池等是一些常見(jiàn)的電源,為電路提供這種電能。理想電源是在一定條件下從實(shí)際電源抽象出來(lái)的一種電源模型。根據(jù)對(duì)實(shí)際電源的觀察分析,從而得出兩種電源模型:理想電壓源和理想電流源。干電池鈕扣電池蓄電池直流穩(wěn)壓源1.4.1理想電壓源電路符號(hào)定義i無(wú)論流過(guò)它的電流是多少,其兩端電壓總是保持不變,這樣的元件叫理想電壓源。+_Us電源兩端電壓由電源本身決定,與外電路無(wú)關(guān);與流經(jīng)它的電流方向、大小無(wú)關(guān)。通過(guò)電壓源的電流由電源及外電路共同決定。電壓、電流關(guān)系理想電壓源的伏安特性曲線理想電壓源可以開(kāi)路,但是不能短路!理想電壓源的外電路【例1-3-1】求下圖兩種情況下u的取值。理想電壓源的功率+_iu+_P<0,發(fā)出功率+_iu+_P>0,吸收功率(1)電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)(2)電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)物理意義:1.4.2理想電流源其輸出電流總能保持定值,與它的兩端電壓u
無(wú)關(guān)的元件叫理想電流源。
電路符號(hào)
定義u+_is電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。電壓、電流關(guān)系電流源的輸出電流由電源本身決定,與外電路無(wú)關(guān);與它兩端電壓方向、大小無(wú)關(guān)。
圖理想電流源的伏安特性圖外接電路理想電流源可以短路,但不能開(kāi)路!
理想電流源的功率參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)u+_isu+_isP<0,發(fā)出功率,起電源作用P>0,吸收功率,充當(dāng)負(fù)載【例1-3-2】計(jì)算電路中各元件的功率。1.5實(shí)際電源理想電壓源和電流源從理論上說(shuō)都是可以向外提供無(wú)窮大功率的理想電源。例如當(dāng)電壓源的外接電路短路時(shí),i→∞,而us仍保持不變;故功率為無(wú)窮大,實(shí)際上這是不可能的。實(shí)際電源的內(nèi)部是有電阻(稱為內(nèi)電阻)存在的,端電壓將隨電流增加面下降。一般可用具有串聯(lián)電阻的電壓源作為實(shí)際電源的模型。如果電流源外接電路開(kāi)路時(shí),因?yàn)殚_(kāi)路相當(dāng)于外接電阻R→∞,而is保持不變,功率為無(wú)窮大,實(shí)際上這也是不可能的。一般可用具有并聯(lián)電阻的電流源作為實(shí)際電源的模型。由此我們可用一個(gè)理想電壓源US和內(nèi)阻RS串聯(lián)的模型來(lái)表示實(shí)際電壓源。開(kāi)路電壓短路電流特性:端電壓隨著端電流的增加而減小。原因:實(shí)際電壓源內(nèi)部電阻上的壓降隨電流贈(zèng)大而增大,端電壓也就越低。1.5.2實(shí)際電流源
開(kāi)路電壓短路電流GS=1/RS實(shí)際電流源在向外電路提供電流時(shí),也會(huì)由于內(nèi)阻的存在,而不能維持一個(gè)定值。電流源輸出的電流I隨其端電壓U的增加而減小。(a)(b)特性:輸出電流隨著端電壓的增加而減小。原因:端電壓越大,內(nèi)阻分流越大,實(shí)際輸出的電流就越小。小結(jié)1、理想電壓源和理想電流源的定義、圖形符號(hào)、工作特點(diǎn)和功率的計(jì)算;2、實(shí)際電源的兩種模型:電壓源和電流源,結(jié)構(gòu),伏安關(guān)系。1、計(jì)算圖所示的電路中4Ω電阻的電壓、電流源的端電壓及其吸收的功率。練習(xí)2、自測(cè)圖1-2所示電路,已知US=3V,IS=2A,求UAB和I。I-US+I(xiàn)S2Ω1Ω
A
B
自測(cè)圖1-2任務(wù)1-4基爾霍夫定律驗(yàn)證測(cè)試電路中通過(guò)同一電流的分支ab支路節(jié)點(diǎn)三條或三條以上支路的連接點(diǎn)+_R1uS1+_uS2R2R3網(wǎng)孔一定是回路,但回路不一定是網(wǎng)孔任一閉合路徑③回路④網(wǎng)孔內(nèi)部沒(méi)有其他支路穿過(guò)的回路ab+_R1uS1+_uS2R2R3一般把含元件較多的電路稱為網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際上電路和網(wǎng)絡(luò)這兩個(gè)名詞并無(wú)明確的區(qū)別,可以混用。⑤網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn):?個(gè)支路:?條回路:?個(gè)網(wǎng)孔:?個(gè)1.6電路中的電位與電壓的關(guān)系1、電位的定義電路中a、b兩點(diǎn)的電位之差稱為a、b兩點(diǎn)之間的電壓,用Uab表示,如下式表示,單位為伏(V)若Uab>0,則a點(diǎn)的實(shí)際電位就高于b點(diǎn)的實(shí)際電位,反之亦然。2、計(jì)算電路中某點(diǎn)電位的方法(1)確認(rèn)零電位參考點(diǎn)的位置。(2)確定電路中的電流方向和各元件兩端電壓的正負(fù)極性。(3)從被求點(diǎn)開(kāi)始通過(guò)一定的路徑繞到零電位參考點(diǎn),則該點(diǎn)的電位等于此路徑上所有電壓降的代數(shù)和。Uab=Va-Vb電路中a點(diǎn)與零電位參考點(diǎn)之間的電壓為a點(diǎn)的電位
。(1)電路中參考點(diǎn)的選定是任意的,它只是一個(gè)公共點(diǎn),不過(guò)一經(jīng)選定,在測(cè)量過(guò)程中不允許改變電位參考點(diǎn),且規(guī)定該點(diǎn)的電位為零,電路中電位的高低,正負(fù)都是相對(duì)于參考點(diǎn)而言的。若參考點(diǎn)發(fā)生變化,電路中各點(diǎn)電位都會(huì)隨之發(fā)生變化。(2)電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于該兩點(diǎn)間的電位差,電壓與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。若參考點(diǎn)發(fā)生變化,電路中該兩點(diǎn)間的電壓不會(huì)隨之發(fā)生變化。有關(guān)電位的特別說(shuō)明【例1-4-1】電路如圖所示,分別以a、b為參考點(diǎn),求圖示電路中個(gè)點(diǎn)的電位Va,Vb,Vc,Vd以及Uab,Uac,Uad?!纠?-4-2】電路如下圖所示,求開(kāi)關(guān)S打開(kāi)和閉合兩種狀態(tài)下A,B兩點(diǎn)的電位。1.7基爾霍夫定律基爾霍夫兩大定律構(gòu)成的外部約束條件也稱為“拓?fù)洹奔s束,即只與電路的連接結(jié)構(gòu)有關(guān),而與元件性質(zhì)無(wú)關(guān);元件伏安關(guān)系構(gòu)成的內(nèi)部約束條件也稱為元件約束,只與元件性質(zhì)有關(guān),而與電路的連接結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。二者的聯(lián)立就確定了電路的解。故求解電路的任何方法都應(yīng)該是、也必定是這兩類約束條件既必要又充分的體現(xiàn)。2.基爾霍夫電流定律
(KCL)
第一種表述:任何時(shí)刻,任意節(jié)點(diǎn)的所有支路電流的代數(shù)和恒等于零。(一般規(guī)定電流參考方向離開(kāi)節(jié)點(diǎn)的,方程中取正號(hào),反之取負(fù)號(hào)。)
第二種表述:在任何時(shí)刻,電路中流入任一節(jié)點(diǎn)中的電流之和,恒等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。令流出為“+”,有:例三式相加得:例1
32表明:KCL可推廣應(yīng)用于電路中包圍多個(gè)結(jié)點(diǎn)的任一閉合面。-i1-i2+i3+i4+i5=0KCL的推廣應(yīng)用
i=0ABi1i2i3ABi1i2ABi?圖示B封閉曲面均可視為廣義結(jié)點(diǎn),-i1-i2-i3=0【例1-4-4】如圖所示,圖中標(biāo)示了支路電流的參考方向,給出了部分電阻值和支路電流大小,試求i的大小。(1)KCL具有普遍意義,它適用于任意時(shí)刻、任何激勵(lì)源情況的一切集總參數(shù)電路。(2)KCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任意結(jié)點(diǎn)處的反映;(3)KCL是對(duì)結(jié)點(diǎn)處支路電流加的約束,與支路上接什么元件無(wú)關(guān),與電路是線性還是非線性無(wú)關(guān);(4)KCL方程是按電流參考方向列寫(xiě)的,與電流實(shí)際方向無(wú)關(guān)。明確(5)n個(gè)節(jié)點(diǎn)只能列出n-1個(gè)獨(dú)立的電流方程?;鶢柣舴螂妷憾蒏VL任意時(shí)刻,沿任一回路的所有支路或元件的電壓的代數(shù)和恒等于零。電壓參考方向與回路繞行方向一致
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025至2030年中國(guó)拍攝美化行業(yè)市場(chǎng)全景評(píng)估及發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告
- 2025至2030年中國(guó)信息技術(shù)外包(ITO)行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)及行業(yè)投資潛力預(yù)測(cè)報(bào)告
- 2025至2030年中國(guó)炭素制品行業(yè)發(fā)展前景及投資戰(zhàn)略咨詢報(bào)告
- 2025至2030年中國(guó)祛斑類藥妝行業(yè)發(fā)展運(yùn)行現(xiàn)狀及投資潛力預(yù)測(cè)報(bào)告
- 2025至2030年中國(guó)日用品行業(yè)市場(chǎng)深度分析及發(fā)展?jié)摿︻A(yù)測(cè)報(bào)告
- 2025至2030年中國(guó)位置大數(shù)據(jù)行業(yè)發(fā)展前景及投資戰(zhàn)略咨詢報(bào)告
- 2025至2030年中國(guó)供暖節(jié)能服務(wù)行業(yè)發(fā)展監(jiān)測(cè)及投資戰(zhàn)略研究報(bào)告
- MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)教程(慕課版)(第2版)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)3-1 數(shù)據(jù)庫(kù)用戶管理
- 凈水設(shè)備維護(hù)服務(wù)協(xié)議書(shū)
- 關(guān)于公司提供手機(jī)協(xié)議書(shū)
- 分銷商合作協(xié)議書(shū)范本(3篇)
- 馬宗素《傷寒鈐法》全文
- 大型商業(yè)項(xiàng)目精裝修工程管控要點(diǎn)講解
- 基于CHO細(xì)胞的單抗生產(chǎn)
- 黃新波-智能變電站在線監(jiān)測(cè)課件
- 陜西康城藥業(yè)股份有限公司中藥、植物提取及固體制劑項(xiàng)目環(huán)評(píng)報(bào)告
- GB/T 12599-2002金屬覆蓋層錫電鍍層技術(shù)規(guī)范和試驗(yàn)方法
- JG-017結(jié)構(gòu)實(shí)體位置與尺寸偏差檢測(cè)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)
- 壓鑄件常見(jiàn)問(wèn)題-氣孔
- 化工廠員工電氣安全教育培訓(xùn)課件
- 氣排球裁判學(xué)習(xí)課件
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論